人工肺又名氧合器或气体交换器，它是一种代替人体肺脏排出二氧化碳、摄取氧气，进行气体交换的人工器官。以往仅应用于心脏手术的体外循环，需和血泵配合称为人工心肺机。人工肺的研制成功，特别是近十余年来膜式人工肺的问世，为解决急性呼吸衰竭又开辟了一条新的途径。肺泡壁和毛细血管壁都是一层扁平的上皮细胞，吸气时，空气中的氧气透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液；同时，血液中的二氧化碳也透过这毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡，然后随着呼气的过程排出体外。

20世纪40至50年代，脊髓灰质炎在世界各地流行，导致许多患者全身瘫痪，因此必须依赖机械呼吸器维持生命。在此之前，已有了筒形呼吸器，这种呼吸器被称为铁肺（如图2所示），它是由美国工程师德林克在1929年发明。铁肺能把病人的躯干密封起来，箱内的压力变化可把空气输入和排出病人的肺部。但20世纪50年代后期，正压呼吸器制成后，铁肺便被淘汰了。正压呼吸器用一根管子插入患者的气管，把空气输入肺部，而且可以模仿人的呼吸的正常节奏；经过改良后，正压呼吸器还能让肺在每两次呼吸之间休息，并预先把空气增温加湿。

目前使用的人工肺有两种类型：

（1）鼓泡式氧合器（如图3A所示），血液被氧气（或氧与二氧合碳混合气）吹散过程中进行气体交换，血液中形成的气泡用硅类除泡剂消除，根据形态有筒式和袋式。

（2）膜式氧合器（如图3B所示），用有机高分子化合物渗透膜制成，血液和气体通过半透膜进行气体交换，血、气互相不直接接触，血液有形成分破坏少，其外形有平膜式和中空纤维式。

人工心肺机是利用特殊人工装置将回心静脉血引出体外，进行气体交换、调节温度和过滤后，输回体内动脉的生命支持技术。由于这种特殊人工装置取代了人体心肺功能，又称为心肺转流，这种人工装置称为人工心肺机，如图4所示。

人工心肺机工作原理如图5所示，基本装置包括：

（1）血泵：为驱使体外氧合血单向流动，回输体内动脉，代替心脏排血功能的主要部件。

（2）氧合血单向流动装置。

（3）氧合器：氧合静脉血，排出二氧化碳，代替肺进行气体交换。

（4）变温器：利用循环水温与导热薄金属隔离板，降低或升高血液温度的装置。可作单独部件存在，但多与氧合器组成一体。

（5）滤器：由20～40μm微孔的高分子材料滤网组成的装置，放置于动脉供血管道，用于有效滤除血液成分或气体等形成的微栓。

2021年11月，天大科研团队成功研制了可高速旋转和泵流的全柔性磁悬浮泵，离心泵是人工心脏、人工肺等医疗机械的核心部件。